Mạ kẽm hiện nay được dùng rộng rãi nhất để bảo vệ máy móc, thiết bị, dụng cụ.
bằng sắt thép, chống ăn mòn khí quyển. Kẽm có thế điện chuẩn ( -0,76 V) âm hơn kim
loại đen (sắt, thép, gang ) nên nó là lớp mạ anot, bảo vệ theo cơ chế điện hoá. Sản
phẩm ăn mòn kẽm (do tác dụng hoá học với hơi ẩm, với CO
2,SO
2
.của môi trường
hoặc do tác dụng điện hoá của trong quá trình bảo vệ) làm cho vẻ đẹp kém đi: mờ,
xám dần theo thời gian, nhưng tính bảo vệ của nó không hề suy giảm. Vì vậy sản
phẩm mạ kẽm thích hợp nhất cho là dùng cho các công trình kiến trúc xây dựng, dùng
cho các đường dây tải điện, thông tin và đường sắt, các thiết bị đặt ngoài trời.dưới
dạng các tấm lợp, thép góc, ống dẫn.
Mạ kẽm có thể được thực hiện bằng nhiều cách: nhúng nóng, phun, nhiệt khuếch
tán, mạ điện.Mỗi cách có những đặc điểm riêng, phạm vi ứng dụng riêng, cụ thể là:
Mạ điện thích hợp cho việc sữa chữa các chi tiết có độ chính xác cao cần sửa
ngay, dù cấu kiện mới bị mòn ít mà nếu dùng phương pháp sữa chữa khác thì sẽ ảnh
hưởng tới tính chất kim loại gốc, hình dạng, kích thước và độ bám của kim loại đắp lên
chi tiết.
Các lĩnh vực ứng dụng mạ điện bao gồm:
Lĩnh vực xây dựng: mạ ống nước, đường sắt, các thiết bị ngoài trời, mạ các
thiết bị chịu lực, .
Lĩnh vực viễn thông: mạ các cấu kiện trụ anten, thiết bị phụ trợ khác,
Trong sản xuất dân dụng: làm đồ trang sức, lư đồng, huy chương, bát đĩa, các
vật dụng gia đình,
Trong ngành kỹ thuật cao: sản xuất robot, tên lửa,
Trong công nghiệp đóng tàu: thường mạ một lớp kẽm lên bề mặt vỏ tàu.
Trong các công trình thủy: hiện nay ở Tokyo (Nhật Bản) mạ điện được sử dụng
để mạ các trụ cầu của dẫn qua cảng Tokyo, lớp phủ titanium (1mm Ti + 4mm
thép tấm).
Các lĩnh vực khác: mạ vàng, điện thoại, làm cho mạ điện nói chung và mạ
kẽm nói riêng thêm phong phú. Tuỳ yêu cầu của sản phẩm mà chọn phương
pháp mạ và chiều dày lớp mạ cho phù hợp. Phương pháp mạ điện thường cho
chiều dày lớp mạ kẽm từ 5 - 30 µm; phương pháp nhúng nóng cho từ 50 - 200
µm
27 trang |
Chia sẻ: superlens | Lượt xem: 7236 | Lượt tải: 5
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án Công nghệ mạ kẽm cromat hóa, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa
Nhóm 8 – Lớp: KTHH2 – K56
- 1 -
LỜI CẢM ƠN
Đồ án nhập môn này được thực hiện tại bộ môn công nghệ điện hóa và bảo vệ kim
loại trường ĐH Bách Khoa Hà Nội. Trước hết, chúng tôi xin chân thành cảm ơn thầy
giáo: Th.s Nguyễn Tuấn Anh, người đã quan tâm và trực tiếp hướng dẫn chúng tôi
hoàn thành đồ án này. Chúng tôi cũng xin chân thành cảm ơn tập thể các thầy cô giáo
trong bộ môn đã chỉ bảo tận tình và tạo nhiều điều kiện thuận lợi để cho chúng tôi có
thể hoàn thành tốt nhất đồ án của mình.
Chúng tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các bạn trong lớp, những người
thân, bạn bè đã giúp đỡ chúng tôi trong suốt quá trình làm đồ án.
Trong thời gian làm đồ án, do hạn chế về mặt thời gian và kiến thức còn hạn chế
nên không tránh khỏi sai sót, chúng tôi kính mong được các thầy cô chỉ bảo thêm để
chúng tôi có thể hoàn thiện hơn những kiến thức của mình.
Hà Nội, 12/2012
MỤC LỤC
Mở Đầu ................................................................................................................. 3
Phần I: Tổng Quan Về Công Nghệ Mạ Kẽm ....................................4
Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa
Nhóm 8 – Lớp: KTHH2 – K56
- 2 -
1. Xử lý bề mặt trước khi mạ ......................................................................... 4
1.1 Gia công cơ ................................................................................................................. 4
1.2 Gia công xử lý hóa học............................................................................................... 4
2 Công nghệ mạ kẽm .................................... Error! Bookmark not defined.
2.1 Mạ kẽm trong dung dịch axit .................................................................................... 6
2.2 Mạ kẽm trong dung dịch xyanua .............................................................................. 8
2.2.1 Đặc điểm công nghệ ............................................................................................ 8
2.2.2 Chế độ công nghệ .............................................. Error! Bookmark not defined.
2.2.3 Pha chế dung dịch ............................................................................................... 9
2.3 Mạ kẽm trong dung dịch zincat .............................. Error! Bookmark not defined.
2.3.1 Đặc điểm công nghệ .......................................... Error! Bookmark not defined.
2.3.2 Chế độ công nghệ ................................................................................................ 9
2.3.3 Pha chế dung dịch ............................................................................................. 10
2.4 Mạ kẽm trong dung dịch amoniacat ...................................................................... 10
2.4.1 Đặc điểm công nghệ .......................................................................................... 10
2.4.2 Chế độ công nghệ .............................................................................................. 10
2.4.3 Pha chế dung dịch ............................................................................................. 11
2.5 Mạ kẽm trong dung dịch pyrophotphat ................................................................. 11
2.5.1 Đặc điểm công nghệ .......................................................................................... 11
2.5.2 Chế độ công nghệ .............................................. Error! Bookmark not defined.
2.5.3 Pha chế dung dịch ............................................. Error! Bookmark not defined.
3 Bóc lớp mạ kẽm hỏng ................................ Error! Bookmark not defined.
4 Hoàn thiện lớp mạ kẽm (cromat hóa) ..... Error! Bookmark not defined.
Phần II: Quy Trình Công Nghệ ........................................................18
1 Sơ đồ quy trình mạ kẽm cromat cho bulong, đai ốc .............................. 18
2 Thuyết minh cho quy trình ...................................................................... 19
Phần III: ỨNG DỤNG THỰC TẾ ...................................................23
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 27
Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa
Nhóm 8 – Lớp: KTHH2 – K56
- 3 -
MỞ ĐẦU
Mạ kẽm hiện nay được dùng rộng rãi nhất để bảo vệ máy móc, thiết bị, dụng cụ...
bằng sắt thép, chống ăn mòn khí quyển. Kẽm có thế điện chuẩn ( -0,76 V) âm hơn kim
loại đen (sắt, thép, gang ) nên nó là lớp mạ anot, bảo vệ theo cơ chế điện hoá. Sản
phẩm ăn mòn kẽm (do tác dụng hoá học với hơi ẩm, với CO2,SO2...của môi trường
hoặc do tác dụng điện hoá của trong quá trình bảo vệ) làm cho vẻ đẹp kém đi: mờ,
xám dần theo thời gian, nhưng tính bảo vệ của nó không hề suy giảm. Vì vậy sản
phẩm mạ kẽm thích hợp nhất cho là dùng cho các công trình kiến trúc xây dựng, dùng
cho các đường dây tải điện, thông tin và đường sắt, các thiết bị đặt ngoài trời...dưới
dạng các tấm lợp, thép góc, ống dẫn...
Mạ kẽm có thể được thực hiện bằng nhiều cách: nhúng nóng, phun, nhiệt khuếch
tán, mạ điện...Mỗi cách có những đặc điểm riêng, phạm vi ứng dụng riêng, cụ thể là:
Mạ điện thích hợp cho việc sữa chữa các chi tiết có độ chính xác cao cần sửa
ngay, dù cấu kiện mới bị mòn ít mà nếu dùng phương pháp sữa chữa khác thì sẽ ảnh
hưởng tới tính chất kim loại gốc, hình dạng, kích thước và độ bám của kim loại đắp lên
chi tiết.
Các lĩnh vực ứng dụng mạ điện bao gồm:
Lĩnh vực xây dựng: mạ ống nước, đường sắt, các thiết bị ngoài trời, mạ các
thiết bị chịu lực, .
Lĩnh vực viễn thông: mạ các cấu kiện trụ anten, thiết bị phụ trợ khác,
Trong sản xuất dân dụng: làm đồ trang sức, lư đồng, huy chương, bát đĩa, các
vật dụng gia đình,
Trong ngành kỹ thuật cao: sản xuất robot, tên lửa,
Trong công nghiệp đóng tàu: thường mạ một lớp kẽm lên bề mặt vỏ tàu.
Trong các công trình thủy: hiện nay ở Tokyo (Nhật Bản) mạ điện được sử dụng
để mạ các trụ cầu của dẫn qua cảng Tokyo, lớp phủ titanium (1mm Ti + 4mm
thép tấm).
Các lĩnh vực khác: mạ vàng, điện thoại, làm cho mạ điện nói chung và mạ
kẽm nói riêng thêm phong phú. Tuỳ yêu cầu của sản phẩm mà chọn phương
pháp mạ và chiều dày lớp mạ cho phù hợp. Phương pháp mạ điện thường cho
chiều dày lớp mạ kẽm từ 5 - 30 µm; phương pháp nhúng nóng cho từ 50 - 200
µm.
Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa
Nhóm 8 – Lớp: KTHH2 – K56
- 4 -
PHẦN I
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MẠ KẼM
1. XỬ LÝ BỀ MẶT TRƯỚC KHI MẠ
Để sản phẩm sau khi mạ có lớp mạ đồng nhất thì gia công bề mặt là giai đoạn
không thể thiếu trong quá trình mạ. Gia công bề mặt trước khi mạ có ảnh hưởng
đến chất lượng lớp mạ. Ngoài việc làm cho bề mặt nhẵn bóng nó còn có tác dụng
khử sạch các lớp gỉ, các màng oxit mỏng hoặc các chất bẩn, dầu mỡ trên bề mặt
vật liệu cần mạ, tạo điều kiện thuận lợi cho lớp mạ gắn chắc với kim loại nền.
Các phương pháp gia công bề mặt:
Có 2 phương pháp chủ yếu thường sử dụng
• Gia công cơ khí: mài thô, mài tinh, đánh bóng, quay bóng
• Gia công xử lý hóa học: Tẩy dầu mỡ, tẩy gỉ
1.1 Gia công cơ
Gia công cơ học là quá trình giúp cho bề mặt vật mạ có độ đồng đều và độ nhẵn
cao, giúp cho lớp mạ bám chắc và đẹp. có thể thực hiện gia công cơ học bằng nhiều
cách : mài, đánh bóng (là quá trình mài tinh), quay xóc đối với các vật nhỏ, chải, phun
tia cát hoặc tia nước dưới áp suất cao. Quá trình gia công cơ học làm lớp kim loại bề
mặt sản phẩm bị biến dạng, làm giảm độ gắn bám của lớp mạ sau này. Vì vậy trước
khi mạ cần phải hoạt hóa bề mặt trong axit loãng rồi đem mạ ngay.
Phương pháp mài: sử dụng các loại bột mài như nhôm oxit, các loại xi đánh bóng.
Chất thải trong quá trình này là các loại bụi do sử dụng các loại bột mài, các vật liệu bị
mài mòn.
Phương pháp quay bóng: Các vật thể nhỏ không thể mài bóng được thì sử dụng
phương pháp quay bóng. Có hai cách quay bóng: quay bóng khô và quay bóng ướt.
1.2 Gia công xử lý hóa học
Tẩy dầu mỡ: Trên bề mặt chi tiết cần mạ thường có các loại dầu mỡ hay thuốc đánh
bóng dính vào. Màng dầu mỡ gây hiện tượng bong lớp kim loại mạ đồng thời làm bẩn
dung dịch mạ
Các phương pháp tẩy dầu mỡ:
Tẩy dầu mỡ trong dung môi hữu cơ
Tẩy dầu mỡ trong dung dịch kiềm và nhũ tương
Tẩy dầu mỡ bằng phương pháp điện hóa
Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa
Nhóm 8 – Lớp: KTHH2 – K56
- 5 -
Tẩy dầu mỡ
Bề mặt kim loại sau nhiều công đoạn sản xuất cơ khí, thường dính dầu mỡ, dù rất
mỏng cũng đủ để làm cho bề mặt trở nên kị nước, không tiếp xúc được với dung dịch
tẩy, dung dịch mạ Có thể tiến hành tẩy dầu mỡ bằng các cách sau: Tẩy trong dung
môi hữu cơ như tricloetylen C2HCl3, tetracloetylen C2Cl4, cacbontetraclorua CCl4
chúng có đặc điểm là hòa tan tốt nhiều loại chất béo, không ăn mòn kim loại, không
bắt lửa. Tuy nhiên, sau khi dung môi bay hơi, trên bề mặt kim loại vẫn còn dính lại lớp
màng dầu mỡ rất mỏng, cẩn phải tẩy tiếp trong dung dịch kiềm. Tẩy trong dung dịch
kiềm nóng NaOH có bổ sung thêm một số chất nhũ tương hóa như Na2SiO3, Na3PO4
Với các chất hữu cơ có nguồn gốc động thực vật sẽ tham gia phản ứng xà phòng hóa
với NaOH và bị tách ra khỏi bề mặt. Với những loại dầu mỡ khoáng vật thì sẽ bị tách
ra dưới tác dụng nhũ tương hóa của Na2SiO3.
Tẩy trong dung dịch kiềm bằng phương pháp điện hóa, dưới tác dụng của dòng
điện, oxy và hidro thoát ra có tác dụng cuốn theo các hạt mỡ bám vào bề mặt. tấy bằng
phương pháp này dung dịch kiềm chỉ cần pha loãng hơn so với tẩy hóa học đã đạt hiệu
quả. Tẩy dầu mỡ siêu âm là dùng sóng siêu âm với tần số dao động lớn tác dụng lên bề
mặt kim loại, những rung động mạnh sẽ giúp lớp dầu mỡ tách ra dễ dàng hơn.
Tẩy gỉ
Bề mặt kim loại nền thường phủ một lớp oxit dày, gọi là gỉ. tẩy gỉ hóa học cho kim
loại đen thường dùng axit loãng H2SO4 hay HCl hoặc hỗn hợp của chúng. Khi tẩy
thường diễn ra đồng thời 2 quá trình: hòa tan oxit và kim loại nền. Tẩy gỉ điện hóa là
tẩy gỉ hóa học đồng thời có sự tham gia của dòng điện. Có thể tiến hành tẩy gỉ catot
hoặc tẩy gỉ anot. Tẩy gỉ anot lớp bề mặt sẽ rất sạch và hơi nhám nên lớp mạ sẽ gắn
bám rất tốt. Tẩy gỉ catot sẽ sinh ra H mới sinh, có tác dụng khử một phần oxit. Hidro
sinh ra còn góp phần làm tơi cơ học màng oxit và nó sẽ bị bong ra. Tẩy gỉ bằng catot
chỉ áp dụng cho vật mạ bằng thép cacbon, còn với vật mạ Ni, Cr thì không hiệu quả
lắm.
Tẩy bóng điện hóa và hóa học
Tẩy bóng điện hóa cho độ bóng cao hơn gia công cơ học. lớp mạ trên nó gắn bám
tốt, tinh thể nhỏ, ít lỗ thủng và tạo ra tính chất quang học đặc biệt. Khi tẩy bóng điện
hóa thường mắc vật tẩy với anot đặt trong một dung dịch đặc biệt. Do tốc độ hòa tan
của phần lồi lớn hơn của phần lõm nên bề mặt được san bằng và trở nên nhẵn bóng.
Cơ chế tẩy bóng hóa học cũng giống tẩy bóng điện hóa. Khi tẩy bóng hóa học cũng
xuất hiện lớp màng mỏng cản trở hoặc kìm hãm tác dụng xâm thực của dung dịch với
kim loại tại chỗ lõm.
Tẩy nhẹ
Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa
Nhóm 8 – Lớp: KTHH2 – K56
- 6 -
Tẩy nhẹ hay còn gọi là hoạt hóa bề mặt, nhằm lấy đi lớp oxit rất mỏng, không nhìn
thấy được, được hình thành trong quá trình gia công ngay trước khi mạ. khi tẩy nhẹ
xong, cấu trúc tinh thể của nền bị lộ ra, độ gắn bám sẽ tăng lên.
2. CÔNG NGHỆ MẠ KẼM
2.1 MẠ KẼM TRONG DUNG DỊCH AXIT
Dung dich axit để mạ kẽm chính là dung dich mạ đơn, thường dùng là dung dich
sunfat, rồi đến dung dịch clorua, dung dich floborat. Đặc điểm chung của các dung
dịch này là : kẽm tồn tại dưới dạng ion đơn đã hydrat hoá, cho độ phân cực bé khi
phóng điện, dung dịch ổn định, cho phép dùng Dc lớn , nhất là khi dung dịch được
khuấy mạnh, hiệu suất dòng điện lớn ( ngay cả khi nồng độ axit cao ). Nhược điểm
chung của các dung dich này là : cho lớp mạ có tinh thể thô, khả năng phân bố kém,
nên chỉ dùng cho để mạ cho vật có hình thù đơn giản như dây, băng tấm...
Để phục vụ học tập cần nghiên cứu kỹ dung dich sunfat - đại diện cho loại dung
dịch axit, từ đó có thể dễ dàng hiểu được các quy luật của các dung dịch axit khác.
Mạ kẽm từ dung dịch sunfat
Cấu tử chính của dung dich này là ZnSO4.7H2O, độ hoà tan ở 25
o
C là 600g/l,
nhưng dung dich chỉ cần nồng độ từ 200 đến 300g/l. Vì đặc quá thường cho lớp mạ
xốp, dễ bị gai cây; còn loãng quá thì độ dẫn điện của dung dịch thấp, làm giảm chất
lượng lớp mạ. Khi mạ kẽm cho dây, băng, tấm... liên tục, để tăng tốc độ mạ người ta
dùng dung dịch có nồng độ cao đến 400-700 g/l, nhưng buộc phải đun nóng liên tục
dung dịch ở 40-50 độ C và khuấy thật mạnh bằng khí nén.
Trên catot xảy ra quá trình phóng điện của ion Zn2+ hidrat hoá:
Zn
2+
.mH2O + 2e = Zn + mH2O
Quá trình này xảy ra với độ phân cực bé nên kết tủa có tinh thể thô và khả năng
phân bố PB bé. Để cải thiện các nhược điểm này , dung dịch phải có thêm thành phần
thích hợp:
- Các chất dẫn điện có cùng anion như Na2SO4,(NH4)2SO4 Các chất này làm tăng độ
dẫn điện của dung dịch đồng thời làm tăng khả năng phân bố cho dung dịch, làm tăng
độ phân cực catot, cải thiện được cấu trúc tinh thể.
- Chất hoạt động bề mặt cho vào dung dịch làm tăng độ phân cực, cải thiện tổ chức
tinh thể kết tủa và khả năng phân bố của dung dịch. Nhưng bề mặt Zn trong dung dịch
axit tích điện âm nên phải dùng chất hoạt động bề mặt loại cation như dextrin, keo dán
gỗ, glucoza, cam thảo Chất hoạt động bề mặt chỉ có tác dụng ở nhiệt độ thường.
Ngoài quá trình chính, trên catot còn quá trình phụ của H+ phóng điện. Điện thế
tiêu chuẩn của hydro dương hơn của Zn là 0,76, lẽ ra hiệu suất của dòng điện thoát Zn
Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa
Nhóm 8 – Lớp: KTHH2 – K56
- 7 -
sẽ phải thấp, nhưng vì quá thế thoát hydro trên Zn rất lớn, và vì nồng độ H+ rất bé,
trong khi nông độ Zn2+ lại rất lớn, nên trên catot Zn thoát ra là chính, do đó hiệu suất
dòng điện trong dung dịch mạ kemz sunfat thường rất cao (96-98%).
Để hiệu suất dòng điện thoát Zn luôn luôn cao thì nồng độ H+ trong dung dịch phải
đủ thấp,pH không được dưới 3,5. Nếu pH <3,5, nồng độ H+quá lớn, H+ sẽ trở nên ưu
tiên phóng điện trên catot và hiệu suất dòng điện thoát Zn giảm đi, thậm chí giảm đến
0. Ngược lại, pH cũng không được cao hơn 4,5-4,8, nếu không lớp mạ điện sẽ dòn, sần
sùi vì lẫn nhiều kẽm hydroxit (sinh ra tại pH 5,3 trong lớp sát catot). Vậy để ổn định
pH trong khoảng 3,5-4,5 cần phải dùng chất đệm. Al2(SO4)3 tỏ ra là 1 chất đệm rất tốt
trong phạm vi ấy. Khi pH>4,5 Al2(SO4)3 sẽ thủy phân:
Al2(SO4)3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2SO4
H2SO4 giải phóng ra sẽ làm giảm pH xuống, đồng thời Al(OH)3 được sinh ra ở dạng
keo, phân tán, có tác dụng nâng cao độ phân cực catot cải thiện thêm cấu trúc tinh thể,
lớp mạ mịn sáng hơn. Mặt khác chất keo làm đục dung dịch và chính độ đục này lại là
một tín hiệu thông báo tình trạng tốt xấu của dung dịch.
Thấy rằng mạ kẽm từ dung dịch sunfat luôn có hiệu suất dòng điện anot trên 100%
(trong khi hiệu suất dòng điện catot bé hơn 100%), lý do là trên anot ngoài quá trình
hòa tan điện hóa do hoạt động của các vi pin ăn mòn. Anot càng nhiều tạp chất hiện
tượng hòa tan ấy càng mạnh. Điều này đưa đến hai hậu quả: một là nồng độ Zn2+ trong
dung dịch dần dần đặc lên; hai là nồng độ H+ trong dung dịch mất dần, dẫn đến pH
tăng lên. Để khắc phục hai hiện thượng đó ngoài việc dùng chất đệm, cần thường
xuyên theo dõi để bổ sung H2SO4và điều chỉnh nồng độ Zn
2+ trong dung dịch được kịp
thời.
Dung dịch mạ kẽm rất nhạy với tạp chất. Các ion tạp chất nào có điện thế dương
hơn kẽm, sẽ được giải phóng trên catot cùng với kẽm. Các tạp chất này lại thường có
quá thế hydro trên chúng thấp hơn trên kẽm (nhất là Co, Cu, Ag, Sb ) nên sẽ tạo
thành những điểm chỉ cho hydro thoát ra, làm giảm mạnh hiệu suất dòng điện, nhưng
nguy hại hơn là tạo thành các vết rỗ, sọc hoặc sùi, bột làm hỏng lớp mạ. Vì vậy hóa
chất, nước, anot phải dùng loại đủ sạch ( theo đúng tiêu chuẩn quy định). Khi sử dụng,
vận hành không được để lẫn tạp chất vào dung dịch.
Để mạ kẽm bóng trực tiếp từ dung dịch sunfat người ta dùng các chất bóng: 2,6-
2,7-disunfonaphtalat, chất DSU và U-2...hoặc dùng dòng điện đổi cực (T=6s; tc:ta =
6:1). Nói chung mạ bóng kẽm từ dung dịch sunfat chưa được nghiên cứu nhiều. Có lẽ
vì bản thân lớp mạ kẽm không phải là lớp mạ trang sức, khi cần làm đẹp thì đã có cách
tẩy bóng sau khi mạ vẫn quen dùng từ lâu.
Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa
Nhóm 8 – Lớp: KTHH2 – K56
- 8 -
2.2. MẠ KẼM TRONG DUNG DỊCH XYANUA
2.2.1. Đặc điểm công nghệ
Dung dịch mạ kẽm xyanua, khả năng phân bố tốt, lớp mạ mịn, bóng có thể sử dụng
mật độ dòng điện và nhiệt độ cao, không ăn mòn thiết bị, mạ chi tiết có hình dáng
phức tạp, có độ dày trên 20µm. Nhưng dung dịch xyanua có hiệu suất dòng điện thấp,
dung dịch rất độc, có hại đến sức khỏe, vì vậy phải có thiết bị hút độc tốt và có biện
pháp an toàn cần thiết.
2.2.2 Chế độ công nghệ
Thành phần (g/l) và
chế độmạ
Dung dịch mạ kẽm
1 2 3 4
ZnO
NaCN
NaOH
Na2S
Glyxerin C3H5(OH)
Nhiệt độ dung dịch,
ºC
Mật độ dòng, A/dm²
Hiệu suất dòng, H%
Ứng dụng
40-45
75-80
70-80
0,5-5,0
3-5
Phòng
2-5
80-85
Tẩy HNO3 cho
lớp mạ sang
40-45
80-85
40-60
-
-
Phòng
1,5-2
75-80
Mạ tĩnh
8-10
18-20
70
-
-
Phòng
0,5-2,5
70-80
Mạ quay,
Ít độc
41-57
68-132
34,5-56
-
-
27-38
1-5
75-95
Mạ dày
Tỷ lệ diện tích anot/catot Sa/Sc : 2/1
Anot : kẽm độ sạch cao và thép
Điện thế nguồn 6-12V
Thời hạn phân tích điều chỉnh dung dịch 1-2 lần/ tuần
NaCN tạo với ZnO thành phức chất Na2[Zn(CN)4], cho khả năng phân bố lớn, độc.
NaOH tạo thành với ZnO thành phức chất Na2ZnO2 (zincat), cho khả năng phân bố
thấp.
Na2S dùng để kết tủa kim loại nặng xuống đáy bể, làm sạch dung dịch, lớp mạ sáng
hơn.
Glixerin cho lớp mạ mịn, sáng.
Làm việc lâu, hàm lượng Na2CO3 tăng dần lên do hấp thụ khí CO2 từ không khí.
Khi nồng độ Na2CO3 vượt quá 100g/ml sẽ kết tinh trắng lên thành bể, làm giảm H%,
ic và chất lượng lớp mạ. Loại bỏ bằng cách cứ thêm 1,5g Ba(OH)2 vào dung dịch sẽ
kết tủa được 1g Na2CO3. Sau đó lắng, gạn khỏi dung dịch.
Đồ án: Công nghệ mạ kẽm cromat hóa
Nhóm 8 – Lớp: KTHH2 – K56
- 9 -
Hiện nay thị trường nước ta có bán chất bóng ZB-ATZ của Enthol dùng cho mạ kẽm
rất tốt, dùng trong dung dịch sau (g/l) : ZnO 22,4 ; NaCN 40 ; NaOH 85 ; ZB-ATZ
4ml/l ; ic = 0,5-5 A/dm² ; nhiệt độ thường.
2.2.3. Pha chế dung dịch
Dung dịch mạ kẽm xyanua pha bằng các hóa chất ZnO hoặc Zn(OH)2 cho tác
dụng với NaCN. Phản ứng chúng như sau :
2ZnO + 4NaCN = Na2Zn(CN)4 + Na2ZnO2
2Zn(OH)2 + 4NaCN = Na2Zn(CN)4 + Na2ZnO2 + 2H2O
Pha chế dung dịch mạ kẽm xyanua trong điều kiện có quạt hút. Quá trình pha chế như
sau :
- Hòa tan NaCN và NaOH trong bể mạ (bể thép hay nhựa) có thể tích nước bằng ½
thể tích bể mạ.
- Cho nước vào ZnO đã tính toán, khuấy thành dạng hồ đặc, vừa khuấy vừa cho vào
bể mạ đến khi hòa tan hoàn toàn.
- Cho glicerin , Na2S,..và các chất phụ gia khác đã hòa tan vào trong bể. Khuấy
đều, cho nước đến mức quy định. Khi cần thêm ZnO phải hòa tan nó vào NaCN hay
NaOH rồi mới lọc vào dd.
Pha xong mạ xử lí với ic = 0,1-0,2 A/dm² đến khi được lớp mạ sáng.
2.3. MẠ KẼM TRONG DUNG DỊCH ZINCAT
2.3.1. Đặc điểm công nghệ
Kẽm tồn tại dưới dạnh phức Na2ZnO3. Dung dịch này có khả năng phân bố khá lớn
nên mạ được các vật tương đối phức tạp. Tuy không bằng dung dịch xyanua nhưng nó
không độc hại, thành phần đơn giản, giá rẻ, độ dẫn điện cao, chỉ cần nguồn điện 1
chiều dưới 6V.
2.3.2 Chế độ công nghệ
Dung dịch loãng có khả năng phân bố tốt hơn, dùng mạ các vật phức tạp. Sn4+
làm lớp mạ nhẵn, sáng. Điều chế Sn4+ (ở dạng Na2SnO3): dùng 2ml H2O2 sẽ oxy hóa
được Sn2+ thành 1g Na2SnO3 (dùng thay cho SnCl4)
Polyetylenimi cho phép dùng mật độ dòng cao, lớp mạ trắng.
Dung dịch mạ kẽm zincat
Thành phần (g/l) và
chế độ mạ
Dung dịch zincat
1 2 3 4
Đồ